前体如异常前2008汶川大地震:提出有建设性的批判审查

文摘

结果过去三年以来发表的观察前体如异常在5月12日之前,2008年,汶川,8.0级地震进行收集和分析。这些回顾案例研究提供了启发式线索的制备过程这个内陆大地震的可预测性和破坏性的事件如果地震预测计划的严格的测试标准都严格遵守。至少在一些研究中,然而,几个问题仍然需要进一步检查确认或伪造的连接与汶川地震观测报告。有些问题是由于不可避免的观测基础设施在最近的时间限制,但有些问题是由于缺乏沟通关于地震预测的测试方案。跨学科研究的地震预报,提醒的问题似乎特别重要的促进和合作在这个领域工作。

1。介绍

至少部分是由于巨大的生命和财产损失和强烈的社会影响1),5月12日发生的汶川大地震,2008年,中国西南的四川省,吸引了广泛的关注不仅在地震的社区也在其他科学社区。汶川地震发生以来,已经有一些发表的300篇论文相关的前体如异常观测在这次大地震之前,需要这些资料的系统收集和综合分析。这样的收集和分析的必要性进一步凸显了超过3/4的这些出版物在中国有/没有英语文摘(其中一些是相似,或者只是一个简单的重复英语出版物)和不少这些出版物国际地震学社区实际上是未知的。这是类似于其他发展中国家的情况(2),中国的科学出版物的特征。

在地震预报的研究/预测,中国似乎特色的地震预测/预测一直保持很长一段时间作为一个全国性的科学目标,即使有激烈的辩论在国际地震地震的可预测性社区(3]。从仅仅是发表的论文数量,汶川地震可能是特殊的,甚至是独一无二的,事件与很多研究在预估或preshock异常。如果这些异常可以证实,这将是一个重要的事件在研究地震可预测性;否则如果不能确认这些异常,那么这将是一个有用的示例提醒的研究地震预测/预测应该进行一个有效的方法。汶川地震后,已经有一些研究试图收集、比较,并分析(发布和/或内部)的数据,包括作家本身的数据(例如,4- - - - - -11])。也有一些论文的反射地震预测/预测方法基于这次地震的教训(3,12- - - - - -15),思想的多样性和数据。在很多程度上,本文是一个延续和扩展的收集和分析工作,但在不同的重点分析,突出地震预测/预测的测试计划,和更广泛的收集强调跨学科研究。

2。材料收集并用于分析

虽然只有三年了自从2008年汶川地震,因为相关出版物前体如异常在不同的研究领域,这些出版物的收藏仍难以完成。收集过程是在两个步骤。材料用英语发表,搜索条件”(ti =汶川或ts =汶川)和(ti =前体或之前或ts ts =前体或ti = =之前或ti =之前或ts =之前)”被用来SCI-E数据库通过网络科学http://www.isiknowledge.com/)。从2008年到2011年中期,151点击搜索结果。删除条款没有直接关系的主要话题,基本上是在地震工程和地质灾害的主体,61篇文章被选中。对材料在中国出版,中国国家知识基础设施(CNKI)数据库(http://www.cnki.net/)使用(“主题/标题/关键字”=“(汶川)和(前体或之前或之前)”,在中国)作为搜索条件。另一个两个数据库,VIP数据库(http://www.cqvip.com/)和Wanfang数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/),被用作补充来源。使用筛选标准类似于英语出版物,在中国收集261篇文章。摘要座谈会(16- - - - - -18不包括),因为大多数的研究结果发表在这些会议。由于同样的原因,外交不包括论文引用。我们消除了“重复出版物”一样。如果有两篇论文在英文和中文完全相同的内容,分别,我们只是保持英语的引用列表。如果有两篇论文,内容极其相似,相似的作者队伍,但在不同的期刊上发表,然后我们把其中的一个(影响因子较高的期刊)在参考列表中。保持纸一样简洁,我们还进行了筛选,出版物,专注于基于其他的现象学研究的机制,而不是提供(“新鲜”)现象的报告。

发表的论文数量排名,这些论文主要出现在大地测量学和地球物理学杂志》(武汉、大地测量学和地球物理学英文版),地震(北京),《地震学报》(中国地震学会公报,北京,与英国版《地震学报》,改变自2009年以来地震科学),和中国地球物理学杂志》(《中国地球物理学会、北京与英文版Geophysica学报或中国地球物理学杂志》上),发表的论文不少于15个。期刊发表相关论文数53,反映出相关结果的多样性。

3所示。异常报告和特征时间尺度特征

作为背景的地质和地震与汶川地震相关,人物1显示了major-to-great地震的分布和大小在白云Har块自1997年以来的地震目录(使用中国地震台网中心(CENC))。在这个时期,巴major-to-great Har块独特的因素在中国大陆地震活动。之前这段时间,超过2年了,没有major-to-great地震发生在巴Har。这提供了汶川地震的地球动力学的起源的概念,及其制备过程。

图1

19 major-to-great地震分布在白云Har块自1997年以来,随着2008年汶川地震位于东部,如文本和箭头所示为红色。右上角是索引图显示的位置地图。在图中,橙色线显示地震破裂,蓝色箭头显示地震的震源机制类型。灰色圆点显示历史主要的中心点之一大地震。灰色的实线表示的边界构造块(根据(]),巴Har块图中高亮显示。

前体如异常,观察在不同的时间尺度汶川大地震前,在广泛。下面是一个简短的总结主要的观测。

3.1。地震活动异常

河川径流量静止沿龙门山断裂带[20.,21];月度变化的数量自2000年以来地震沿龙门山断裂带[22];以上地震six-and-half-year-scale差距汶川地震之前,中断1年(23];沿龙门山断裂带five-year-scaleπ“热点”,和five-year-scale“加速地震释放(ASR)”(21,24,25];five-year-scale preshock增加intermediate-depth地震活动(26];三年以上地震活动平静(10,27];three-year-scale大范围地震活动模式(28];one-to-three-year-scale变化”式装卸响应比(LURR)”提出的地震活动(29日,30.];变化的调制地震汶川地震前2年(31日];two-year-scale变异的同质性地震活动(32];变化的几个统计参数的地震,2008年年初以来,(33,34];half-year-scale地震激活了PI方法(35]。除此之外,也有研究潜力潮汐触发效果决定了地震的起源时间(36地球自转和微震动[],关系37]。

3.2。异常形变测量

河川径流量沿龙门山断层“锁定”(38- - - - - -40];倾斜的变化从2005年到2006年(41];自2006年以来加速断层活动(42];three-to-one-year-scale加速变形(43];“振动异常”GPS时间序列的自2007年以来,(44];一年期规模GPS基线变异(45];由倾斜仪震中附近的异常变化记录,2007年11月以来(5];异常变形(分辨率3个月)回顾性分析汶川地震之前,小波分析(46];陕西倾斜潮汐因子的异常地震(前3个月47];half-month-scale异常倾斜(48];变形和异常汶川地震前3天,1小时(40]。

3.3。异常应变/应力测量

Five-year-scale扰动区域应力场在汶川地震前震源机制的数据(49];自2004年以来增加压缩应变(50];two-year-scale增加区域压力(51];two-year-scale micro-earthquake群,与震源机制接近均匀(52];months-to-year-scale扰动在钻孔应变测量53和主要的小地震震源机制的变化54];应变异常地震前3个月,占主导地位的频率根据震中距(55];地壳应力的变化自4月底以来,200811];week-scale地应力的变化(56];异常变化在地应力测量48岁,30岁,8小时37分钟前汶川地震(57];震中附近half-an-hour-scale突然异常记录的应变计(5,58]。

3.4。可能的结构变化

Four-year-scale preshock地震波速度的变化(59];three-year-scale [10,60],one-year-scale [61年],two-to-one-month-scale大地电阻率的变化60,61年];two-month-scale状电阻率异常(62年];one-month-scale四川气田气井压力的增加(63年];变化的噪音相关函数(NCF)五天前龙门山断裂带附近的汶川大地震(64年]。

3.5。观察到异常信号宽带地震记录和重力录音

河川径流量变化的重力在汶川地震前(65年- - - - - -68年];异常信号(震动?)在宽带地震记录和重力录音,从5月9日~ 10,200869年- - - - - -75年]。

3.6。地磁异常

地磁异常揭示了分数布朗运动(fBM)分析地震前2 - 3个月(76年)和电磁异常地震前2 ~ 1个月(77年];和异常3天前的汶川地震,震中周围大范围内(78年,79年]。

3.7。电离层异常现象

电离层异常13 6 5天(80年),6天(11,81年- - - - - -83年),6 ~ 7天(84年- - - - - -86年),5天(87年- - - - - -89年),8 ~ 4天(90年- - - - - -93年),4天(94年),2 ~ 3天(81年- - - - - -83年,88年,94年- - - - - -118年汶川地震前)。

3.8。地热和大气异常

极端气象条件21个月和10个月前汶川地震(119年];2007年11月以来震中附近的温度变化(5];half-year-scale减少降水(120年];2008年1月以来的温度变化(121年];2008年3月以来大规模卫星红外热异常,出现(122年];红外辐射异常在汶川地震前的2个月(123年- - - - - -125年];异常的冰面长波辐射汶川地震前40天(126年];one-month-scale甚低频无线电信号的信噪比的降低卫星探测到(127年];2008年5月四川温度较高,比较过去30年(128年];汶川地震前异常次声的波收到10天(11];异常增加的温度自5月5日(129年];地震前异常地表潜热通量7天(130年];汶川地震前异常热电离层的变化3天(131年];“地震云”地震前5个小时(132年]。

此外,preshock macroanomalies [133年- - - - - -137年),包括动物的行为(138年,139年)和植被退化(140年),也在收集和分析。这可以作为一个参考,但如何证实或伪造这些(几乎不可重复的)需要进一步观察仔细考虑。

目前还很难得出任何确切的结论是否上述观察,有些是独立于其他人,虽然有些intercorrelated,可能导致“统一描述”地震的准备过程。一些工作不理解我们目前的时间对于他们的方法或观测现象(例如,[141年- - - - - -143年])。然而,事实证明,一些特征*显得相对重要。图2所示,在本节中,根据分析”异常时报》报道。从图可以看出,异常检测到地震,变形、应变/应力、结构变化、重力和宽带地震记录、地磁、地热和大气、电离层观测先后出现接近地震。目前访问数据防止anomaly-distance依赖的详细分析。作为一个概念图,图3显示异常的统计数据与不同的距离范围,在“近场”是指地震断层附近的位置,“中场位置”是指该地区在震中的圆心和半径1000公里,和远场是指区域超出这个圆。对于那些情况下分布式异常(一个“异常场”,被卫星TEC),我们把以上三个范围内的位置,分别计算的观察报告。可以看出,大多数的报告是在“近场”和“中场位置”地区,与警告必要观测站点的抽样决不是同构的。

(一)

(b)

4所示。今后需要进一步考虑的问题

除了少数研究[10,24,25,35,79年,144年,145年),很少有统计学意义的讨论之间的关系异常观测和地震。这在很多程度上是一个问题,需要认真考虑未来,因为在地震预测/预测的测试计划,统计显著性的一个关键因素需要考虑。没有一个严格的统计检验,一些参数,如year-to-month-scale远程低温强地震前(146年),似乎有问题。

单站分析的作用,在某种程度上,双面:一方面,可能有一些“特殊”站,特别是“敏感”某种前兆异常,即使与远程地震相关异常;另一方面,很难得出任何确切的结论只有一个车站的记录,而其他电台”几乎没有反射。“程等的结果。8]表明,尽管异常在一些个人网站登记,日常前兆监测网络没有明显异常记录。出版物,异常回顾性报道个人站/网站,包括距离震中,包括异常的应变变化观察到Guza,四川、关于汶川地震的前一年147年),与震中距~ 1.6°;提高挤压应力Wudu、甘肃、汶川地震前7个月(148年),和电子异常在甘肃省陇南市(149年];水位变化关中、陕西(150年];变形异常刘家峡、甘肃(151年];水位和地面气汞异常Zhouzhi,陕西[152年,153年];云南地下流体异常和电子异常(154年- - - - - -157年),与震中距~ 5.5°;青海异常流体温度的变化(158年];地下流体异常变化在网站Huangyuan,宁夏(159年];pre-Wenchuan-earthquake变形应变/应力异常记录在山西[160年- - - - - -164年与震中距~ 10°);电磁辐射异常在高碑店Ningjin、河北(165年];异常倾斜在泰安,山东[166年,167年];异常变形义县、河北(168年];反常地电阻率从4月底,2008年,在青岛,山东[169年];异常水位和水温变化汶川地震前6天,观察到昌黎、河北(170年];异常的水温度和氡含量宁波,浙江[171年),与震中距~ 15.6°。宇宙射线的变化处理从Yangbajing车站,西藏[172年)广州、北京、伊尔库茨克,名古屋和莫斯科173年),与震中距~ 51°。因为汶川地震是一个伟大的人,其制备过程可能有一个非常大的空间。因此,我们尽量不要太怀疑这些“远程”异常的可靠性。然而,当处理如此大的空间规模,和处理情况,只有少数网站有异常,一些统计测试是很重要的。

的一些观察,异常/警告区域太大了,很难直观的视觉检查提供了正确的判断。在这种情况下,统计检验是特别重要的。例如电离层异常现象和satellite-detected热异常如在上一节所提到的。汶川地震的前几天,电离层TEC异常可以观察到即使在中国南方[174年,175年),随着距离大约11°,给的想法的大小“警告的地区。”

“基线长度的数据比较”是另一个问题,当阅读相关报道。在很多研究中,检查“背景变化”的数据仅仅是自2007年以来。这是一个不可避免的问题,因为在很多程度上几个观测设施只是在开始阶段。然而,这种限制可以防止获得具体结论的异常情况下,缺乏足够的了解正常的状态。显然需要观测的不断积累。一些论文客观地提到仍缺乏大地震的经验(例如,176年])。

地震同震的变化,或更改之前和之后,给出了一些分析(例如,39,57,81年,91年,127年,147年,177年])。但一般来说,缺乏分析同震的变化似乎是一个问题的调查。这也是一个需要认真考虑的问题,因为在候选人前体的研究,同震的变异可能提供有用的约束机制这样的前兆。

基于上述讨论,我们建议在未来的作品,应特别关注以下问题(1)的统计评估报告的异常与地震之间的相关性需要考虑,半定量或定量如果可能的话;(2)距离地震观测站和“目标”必须认真考虑,特别是,如果距离太大,那么理论概念按照地震大小的准备(例如,178年)必须占,和统计需要考虑大规模异常;(3)“正常”状态的信息,或“基线”变化,必须占在识别潜在的异常;(4)的比较研究,同震的,postseismic变化将有助于理解地震的制备过程以及异常的特点。

上述“问题”,然而,并不意味着出版物介绍了是不能接受的。事实上,所有这些观察的研究贡献这次地震的可预测性。特别有价值,在出版物中,有论文讨论观察变化的原因(179年- - - - - -182年]。一些文件提供“负面”的结果(144年,183年- - - - - -190年在排除误导性信息是有用的。一些论文客观地报告,一些观测系统异常(不显著8,191年),或者一些观测系统是无法捕捉前体(192年,193年]。有报道称,在整个的监测站,车站与异常只占用一小部分(例如,[194年])。一些作品也试图排除其他因素的影响在识别异常195年,196年]。有些报告(例如,(197年- - - - - -206年)就提供了观察(之前,或地震发生之前和之后),但过于谨慎的到达任何直接的结论与地震前兆。分析工具,如民国测试(25[],RTL分析10),和RTP (207年)被用来预测测试。如果应用于地磁数据(例如,155年]),然后更客观的结论之间的相关性变化或波动的磁场和地震可以获得。需要同样存在潮汐数据(例如,208年)、流体数据(209年电磁辐射),数据(210年),或断层变形数据(211年]。即使对于“传统”地震活动性分析(例如,212年,213年),这样的统计测试的帮助。但是一般来说,然而,这是“不正常”,已经没有那么多“另类”的解释在这样一个领域有如此多的复杂性和争议。也许时间是一种补救这个问题。

最后但并非最不重要,很少讨论(例如,214年,215年])是关于如何应用知识从这些回顾案例研究,如地震活动的观察模式,实际上的决策方法“操作地震预测”(216年]。deformation-related前兆的复杂性和人类体细胞引起一些关注217年- - - - - -220年]。考虑到观测地震发生后恢复的一些异常现象,如LURR [29日),anomaly-based alarm-oriented预测问题是证明是更复杂的。重力测量的基础上,提出中期预测是(221年),但是天气预报没有有助于减少地震灾害。

5。讨论和结论

系统的收集和综合分析地震的情况下对于前体如异常已经在中国学术传统。在中国,地震情况下系列已发表(中文与英文文摘,地震出版社在北京)定期自1970年代。当代的信息允许搜索和分析不同的数据流包括科学出版物。在汶川的情况下,可以看到的是,不同的观察可能有一些内在的一致性,提供启发式这个大地震的准备过程的线索。值得注意的是,一些特征,如2 ~ 4天,1 ~ 2年,可能揭示了准备和接近这个内陆大地震的过程,这需要进一步调查。

在地震预测/预测的研究中,它总是更容易和更简单的批评或怀疑比进行具体的观察。记住这一点,本文首先总结的目的是完成在中国或世界其他地方;其次介绍这些作品,尤其是不说中文社区;第三,避免过于苛刻或太怀疑在评论这些作品;最后提出,以建设性的方式,需要考虑的几个问题在他们future-some并不复杂但很重要。我们相信,如果这些问题特别关注,然后在很多程度上,将获得更有用的结论,对地震预报的研究/预测将会“加速”。这个提示很重要,不仅对中国,而且对世界各地的其他地方。

只是3年汶川地震后,目前这项工作还远未系统化的阶段评估(222年- - - - - -224年[]和/或经验半定量的分析225年- - - - - -228年]。更具体的结论需要更多的时间,尽管我们有显然有一个良好的开端很丰富(但复杂)的材料。

确认

感谢教授r .控制台邀请这个特殊的问题,耐心容忍延迟提交。讨论与严厉的古普塔,诉Kossobokov杰Liu Xiangchu阴,张刺激和提高这次调查。彭挺苦昌盛江,《汉书》,Jiancang壮族帮助工作。我们应感谢中国国家图书馆的工作人员,北京,有价值的建议和帮助在访问数据库。这项工作是支持的WFSD项目。

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国际地球物理学杂志

实施短期和中期地震预测

文摘